- •Конспект лекций
- •Энергетическая диаграмма твердого тела выглядит:
- •Ширина запрещенной зоны влияет на электропроводность:
- •2 Внутреннее строение полупроводников
- •2.1 Примесная проводимость полупроводника
- •2.1.1 Донорная (электронная) проводимость
- •Большое количество положительных ионов
- •2.1.2 Акцепторная (дырочная) проводимость
- •Большое количество отрицательных ионов
- •2.2.2 Диффузионный ток
- •3 Контактные явления
- •3.1 P-n переход
- •3.1.1Обратное включение p-n перехода
- •3.1.2 Прямое включение p-n перехода
- •3.1.3 Вольт-амперная характеристика перехода. Выпрямляющий и омический контакты
- •3.2 Емкости p-n перехода
- •Диффузионная емкость
- •3.3 Пробой p-n перехода
- •Обратная ветвь вах при пробое:
- •Виды пробоев:
- •3.3.1 Тепловой пробой
- •3.3.2 Электрический пробой
- •Механизм туннельного пробоя:
- •4 Внутренний и внешний фотоэффект
- •4.1 Внутренний фотоэффект
- •4.2 Внешний фотоэффект
- •5 Пьезоэффект
- •6 Параметры диодов, транзисторов
- •Обозначение:
- •6.1 Буквенно-цифровое обозначение (бцо) диодов бцо диодов содержит 4 элемента:
- •6.2 Буквенно-цифровое обозначение стабилитронов бцо стабилитронов состоит из четырех элементов:
- •6.3 Бцо транзисторов
- •7 Лазеры
- •7.1 Принцип работы лазера
- •7.2 Особенности лазерного излучения
- •7.3 Лазеры на гетероструктурах
- •Применение гетеропереходов:
- •7.4 Применение лазеров
- •Литература
Большое количество отрицательных ионов
большое количество дырок
малое количество свободных электронов
малое количество
дырок
Таким образом, в результате двух процессов в таком полупроводнике носители заряда распределяются следующим образом: имеется большое количество дырок (ОНЗ) и малое количество свободных электронов (ННЗ).
Проводимость в данном случае будет дырочной, а полупроводник – акцепторный или полупроводник p-типа (буква «p» - первая буква слова positive – положительный).
2.2 Токи в полупроводниках
В полупроводнике электрический ток может быть вызван двумя причинами:
электрическим полем;
разностью концентраций носителей заряда.
2.2.1 Дрейфовый ток
Рассмотрим первую причину.
Направленное движение носителей заряда (НЗ) под действием электрического поля называется дрейфовым током.
Если к полупроводнику подключить источник постоянного напряжения, то под действием внешнего электрического поля электроны и дырки начнут перемещаться в противоположных направлениях (электроны будут двигаться к плюсовой клемме источника питания, т.е. в сторону, противоположную направлению поля, а дырки – к минусовой, т.е. по направлению поля) – возникнет дрейфовый ток. полупроводник
Ө
IДР Е
UПИТ
Е – напряженность электрического поля
За направление тока принято считать направление движения дырок.
2.2.2 Диффузионный ток
Диффузионный ток – это направленное движение НЗ, возникающее из-за разности их концентраций.
Если какую-то часть полупроводника нагреть, то в этой области возникнет повышенная концентрация зарядов (за счет термогенерации, т.е. генерации, вызванной тепловой энергией).
Но чем выше концентрация НЗ, тем больше вероятность столновения электронов друг с другом, в результате чего электроны будут как бы «выталкиваться» из области с повышенной концентрацией НЗ в область, где эта концентрация ниже.
Таким образом, НЗ стремятся к выравниванию концентраций.
Это явление получило название «диффузия» - проникновение.
3 Контактные явления
3.1 P-n переход
P-n переход – это контакт двух полупроводников с разной проводимостью.
Контакт нельзя создать простым соприкосновением двух полупроводников, т.к. при этом неизбежен слой воздуха, окислов, грязи. Для получения p-n перехода используется особая технология.
p n
d – толщина перехода
d (0,1÷1) мкМ (1мкМ=10-6 М)
Заштрихованная область называется приконтактной областью.
3.1.1Обратное включение p-n перехода
Переход находится под обратным напряжением, если знаки клемм источника питания противоположны знакам ОНЗ соответствующих областей перехода.
p n
0НЗ
Ө
ОНЗ
ЕВН IОБР
ЕВНЕШН
о о
UОБР
–поле, вызванное потенциальным барьером перехода.
Потенциальный барьер – это разность потенциалов, возникающая за счет наличия отрицательных ионов примеси в полупроводнике p-типа и положительных ионов примеси в полупроводнике n-типа. всегда направлено из n-области в p-область.
–поле, вызванное внешним источником питания .
Эти поля совпадают по направлению (сонаправлены), поэтому суммарное поле будет равно: .
Под действие суммарного поля ОНЗ начнут оттягиваться от границ перехода вглубь полупроводников. При этом толщина перехода, а, следовательно, и его сопротивление увеличатся, ток через такой контакт будет протекать очень незначительный.
Причем, этот ток будет образован движением ННЗ, т.е. будет являться дрейфовым током. Ток диффузии в данном случае будет стремиться к нулю. Таким образом, ток, протекающий через обратно смещенный переход, будет равен: , где-тепловой ток (т.к. этот ток сильно зависит от температуры, с ростом температуры он резко возрастает.).
Тепловой ток мал по величине, т.к. сопротивление обратно смещенного перехода велико.